DE102005051262A1 - Steuereinrichtung für einen Automobilgenerator - Google Patents

Steuereinrichtung für einen Automobilgenerator Download PDF

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Katsuyuki Sumimoto
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Abstract

Eine A/D Umwandlervorrichtung enthält einen Zähler (16) zum Zählen eines Taktsignals, welches von einem Taktsignal-Generator (13) zugeführt wird, einen D/A Umwandler (17) zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers (16) in einen analogen Wert, einen Vergleicher (18) zum Vergleichen einer analogen Ausgabe des D/A Umwandlers (17) und eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher von einem Strom-Erfassungswiderstand (9) zugeführt wird, und Ausgeben eines Vergleichsergebnisses und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung (19) zum Umschalten des Zählers (16) zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäß dem Vergleichsergebnis, welches vom Vergleicher (18) ausgegeben wird. Die Ausgabe des Zählers (16) wird als ein digitaler Feldstrom-Erfassungswert über eine Kommunikationsschnittstelle an eine externe Steuereinheit (21) übertragen, welche eine ECU eines Fahrzeuges ist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß eines erfassten Wertes eines elektrischen Stroms, welcher durch eine Feldschaltung des Generators fließt, und genauer gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine Automobilgenerator-Steuereinrichtung, welche weniger anfällig ist auf externes Rauschen oder Störungen beim Erfassen des Wertes eines elektrischen Stromes, welcher in einer Feldschaltung des Generators fließt.
  • Heutzutage liegt ein allgemeiner Ansatz zum Verbessern einer Kraftstoffeinsparung bei einem Motor eines Fahrzeugs bei der Anwendung eines Systems, in welchem eine Steuereinheit des Fahrzeugs beispielweise Energieerzeugungs-Bedingungen eines Automobilgenerators überwacht, die Größe eines Generator-Antriebsdrehmoment abschätzt und eine Motorgeschwindigkeit steuert. Es gibt einige herkömmlich bekannte Verfahren zum Überwachen der Energiemenge, welche durch einen Automobilgenerator erzeugt wird. Ein bekanntes Verfahren liegt in der Überwachung der Umschaltrate von Ein/Aus-Funktionen eines Feldstrom- Steuertransistors. Dieses Verfahren hat jedoch dahingehend ein Problem, dass die Transistor EIN/AUS-Rate nicht notwendigerweise der Größe des Generator-Antriebsdrehmoments entspricht, welches von Betriebsbedingungen des Generators abhängt. Unter solchen Umständen war ein Verfahren zum Erlangen einer sehr genauen Information über die Energiemenge, welche durch den Automobilgenerator erzeugt wird, notwendig. Eine Lösung für dieses Problem liegt in der Überwachung des Wertes eines Feldstroms. Beispielsweise offenbart die Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift No. 2002-281792 einige Verfahren zum Überwachen des Wertes eines Feldstroms.
  • Da der Wert eines Feldstroms, welcher in einer Feldschaltung eines Automobilgenerators fließt, als ein wichtiger Parameter zur Steuerung des Generators verwendet werden kann, ist es notwendig, den Feldstrom-Wert zu überwachen, wenn derselbe zu Steuerzwecken zu verwenden ist. Derzeit gibt es eine Notwendigkeit nach einer On-Line Übertragung des Feldstrom-Wertes an ein Motorsteuersystem. Um eine Arbeitslast zu verringern, welche bei einer elektronischen Steuereinheit (ECU) angewendet wird, welche in einem Fahrzeug bereitgestellt ist, und um den Einfluss von Rauschen zu reduzieren, welches in eine Übertragungsleitung induziert wird, ist es vorteilhaft, wenn der Generator einen Analog-zu-Digital(A/D)-Umwandler enthält, so dass der Feldstrom-Wert auf der Generator-Seite A/D umgewandelt ist, und ein resultierender digitaler Wert an die ECU übertragen wird.
  • A/D Umwandler, welche bei industriellen Anwendungen weit verbreitet verwendet werden, sind sogenannte sukzessive Annäherungstyp A/D Umwandler. Im Allgemeinen ist der Automobilgenerator in einem Motorraum angeordnet, in welchem der Generator sehr rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, so dass der A/D Umwandler, wenn er zur Steuerung des Generators verwendet wird, nachteilig durch Rauschen beeinflusst werden kann. Der sukzessive Annäherungstyp A/D Umwandler bestimmt den Wert von jedem Bit durch das Fehlstellungs-Verfahren oder durch das Regula-Falsi-Verfahren. Daher, wenn Rauschen während einer Ausführung eines Abtastbetriebes durch den A/D Umwandler induziert wird, ist es wahrscheinlich, dass ein hoher Wert an Berechnungsfehler auftritt. Daraus folgend, wenn der A/D Umwandler dieser Art im Automobilgenerator verwendet wird, tritt ein Problem auf, dass es schwierig ist einen hoch zuverlässigen Feldstrom-Wert an die ECU zu übertragen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung dient dazu, die zuvor genannten Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen. Demgemäss ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Automobilgenerator-Steuereinrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, eine nützliche Information zum Steuern des Generators bereitzustellen, indem ein A/D Umwandler, welcher weniger anfällig ist auf externes Rauschen oder Störungen, beim Überwachen des Wertes eines Feldstroms, welcher im Generator fließt, verwendet wird, bei einem minimalen Zuwachs einer Schaltungsgröße.
  • In einer grundlegenden Form der Erfindung enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators einen Feldstrom-Erfasser zum Erfassen eines Feldstroms, welcher durch eine Feldschaltung des Automobilgenerators fließt, und eine A/D Umwandlervorrichtung zum Umwandeln eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert, und Ausgeben des digitalen Wertes an eine externe Steuereinheit. Die A/D Umwandlervorrichtung enthält einen Zähler, einen Digital-zu-Analog(D/A)-Umwandler zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers in einen analogen Wert, einen Vergleicher zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers und des analogen Feldstrom- Erfassungswertes, und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung zum Umschalten des Zählers zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäß einer Ausgabe des Vergleichers, so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt. Die Ausgabe des Zählers wird an die zuvor genannte externe Steuereinheit ausgegeben.
  • Bei einer weiteren grundlegenden Form der Erfindung enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators eine Feldspule, an welche eine DC Ausgabespannung des Automobilgenerators zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung, welche in Serie mit der Feldspule verbunden ist, wobei ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes von der Umschaltvorrichtung einen Feldstrom, welcher durch die Feldspule fließt, steuert, eine Diode, welche parallel mit der Feldspule verbunden ist, um den Feldstrom, welcher durch die Feldspule fließt, rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem AUS-Zustand ist, einen Feldstrom-Erfasser zum Ausgeben einer Spannung, welche durch eine Erfassungsvorrichtung erzeugt wird, welche in Serie mit der Umschaltvorrichtung verbunden ist, als einen analogen Feldstrom-Erfassungswert, eine A/D Umwandlervorrichtung zum Umwandeln des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert, einen Strom-Grenzwert-Speicher zum Speichern eines spezifischen Strom-Grenzwertes in einer digitalen Form, eine Spannungssteuerschaltung zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung, so dass die DC Ausgabespannung des Automobilgenerators einer spezifischen Referenzspannung folgt, und einen Strom-Begrenzer, welchem eine Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung und der Strom-Grenzwert eingegeben werden, wobei der Strom-Begrenzer die Umschaltvorrichtung ausschaltet, wenn der Ausgabewert der A/D Umwandlervorrichtung den Strom-Grenzwert unabhängig vom EIN/AUS-Antriebssignal übersteigt. Die A/D Umwandlervorrichtung enthält einen Zähler, einen D/A Umwandler zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers in einen analogen Wert, einen Vergleicher zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung zum Umschalten des Zählers zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäss einer Ausgabe des Vergleichers, so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt. Die Ausgabe des Zählers wird an den zuvor genannten Strom-Begrenzer ausgegeben.
  • Bei der zuvor genannten Automobilgenerator-Steuereinrichtung der Erfindung verwendet die A/D Umwandlervorrichtung ein Ausgabe-Rückführsystem, welches durch Verwendung eines Zählers realisiert wird. Daher tritt, sogar wenn die Ausgabe des Zählers Rauschen enthält, ein resultierender Fehler, sollte er vorliegenden, immer nur beim geringwertigsten Bit (LSB) auf. Daher kann die A/D Umwandlervorrichtung der Automobilgenerator-Steuereinrichtung den Wert des Feldstroms, welcher durch die Feldspule des Generators fließt, mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit überwachen, und zwar ohne nachteilige Wirkungen von externem Rauschen.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher durch Studium der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2A und 2B sind Diagramme, welche jeweils eine Wellenform eines EIN/AUS-Antriebssignals und eine Wellenform eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes zeigen;
  • 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
  • 5A bis 5F sind Diagramme, welche Wellenformen von Signalen zeigen, welche bei verschiedenen Punkten in einer A/D Umwandlerschaltung der dritten Ausführungsform beobachtet werden;
  • 6A und 6B sind Diagramme, welche Wellenformen zeigen, welche über eine längere Zeitperiode als in 5A bis 5F gezeigt, beobachtet werden;
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators, gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
  • 8A und 8B sind Diagramme, welche einen Betrieb zeigen, welcher durch eine Feldstrom-Begrenzungsfunktion ausgeführt wird; und
  • 9 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators, gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben, welche in den begleitenden Zeichnungen dargestellt sind.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 1 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Der Automobilgenerator der Ausführungsform enthält Drei-Phasen Ankerspulen 1, einen Gleichrichter 2 zum Gleichrichten von AC Spannungen, welche von den Ankerspulen 1 ausgegeben werden, um eine DC-Spannung zu erzeugen, eine Feldspule 3, welche eine Feldschaltung bildet, welcher die DC Spannung, welche vom Gleichrichter 2 ausgegeben wird, zugeführt wird, und einen Spannungsregler 4, welcher später detailliert beschrieben wird. Die DC Ausgabespannung, welche durch den Spannungsregler 4 auf einen konstanten Spannungspegel reguliert wird, wird verschiedenen elektrischen Lasten 5 und einer Batterie 6 zum Aufladen derselben zugeführt.
  • Als nächstes wird ein interner Schaltungsaufbau des Spannungsreglers 4 beschrieben, welcher durch abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linien umgeben ist. Bezugnehmend auf 1 enthält der Spannungsregler 4 einen Transistor 7, welcher in Serie mit der Feldspule 3 verbunden ist, eine Diode 8, welche parallel mit der Feldspule 3 verbunden ist, einen Strom-Erfassungswiderstand 9, welcher in Serie mit dem Transistor 7 verbunden ist, eine Spannungssteuerschaltung 10, welche durch unterbrochene Linien umgeben ist, und eine A/D Umwandlerschaltung 15, welche ebenfalls durch unterbrochene Linien umgeben ist.
  • Der Transistor 7 dient als eine Umschaltvorrichtung, deren Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes einen Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule 3 fließt. Die Diode 8 dient als eine Freilauf-Diode zum Rückführen des Stromes, welcher durch die Feldspule 3 zugeführt wird, wenn der Transistor 7 in einem AUS-Zustand ist. Der Strom-Erfassungswiderstand 9 dient als ein Feldstrom-Erfasser zum Erfassen des Feldstroms, welcher durch die Feldschaltung fließt.
  • Die Spannungssteuerschaltung 10 enthält einen Widerstandstyp-Spannungsteiler 11 zum Teilen der DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, einen Vergleicher 12 zum Vergleichen einer geteilten Spannung, welche vom Widerstandstyp-Spannungsteiler 11 zugeführt wird, und einer Referenzspannung Vr, und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnisses, und eine Logikschaltung 14 zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an den Transistor 7, so dass die zuvor genannte DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, einer spezifischen Referenzspannung folgen wird. Die Logikschaltung 14 erzeugt das EIN/AUS-Antriebssignal aus einem Signal, welches vom Vergleicher 12 zugeführt wird, und einem Signal, welches von einem Taktsignal-Generator 13 zugeführt wird.
  • Nun wird ein innerer Schaltungsaufbau der A/D-Umwandlerschaltung 15, welche eine A/D Umwandlervorrichtung ist, welche einen Hauptteil der Erfindung bildet, beschrieben. Die A/D Umwandlerschaltung 15 wandelt den Wert des Feldstroms, welcher in analoger Form ausgedrückt wird (im folgenden als der analoge Feldstrom-Erfassungswert bezeichnet), welcher durch den Strom-Erfassungswiderstand 9 erfasst wird, in einen digitalen Wert um. Genauer gesagt, enthält die A/D Umwandlerschaltung 15 einen Zähler 16 zum Zählen eines Taktsignals, welches vom Taktsignal-Generator 13 zugeführt wird, einen D/A Umwandler 17 zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers 16 in einen analogen Wert, einen Vergleicher 18 zum Vergleichen einer analogen Ausgabe des D/A Umwandlers 17 und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher vom Strom-Erfassungswiderstand 9 zugeführt wird, und zum Ausgeben eines Vergleichsergebnisses, und eine Herauf/Herab-Steuerschaltung 19 zum Umschalten des Zählers 16 zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäß des Vergleichsergebnisses, welches vom Vergleicher 18 ausgegeben wird. Die Ausgabe des Zählers 16 wird als ein digitaler Feldstrom-Erfassungswert an eine externe Steuerschaltung 21, welche eine ECU des Fahrzeugs ist, über eine Kommunikationsschnittstelle 20 übertragen.
  • Nun wird ein Betrieb der Steuereinrichtung der Ausführungsform erläutert. Wenn die Spannungssteuerschaltung 10 von einem Typ ist, welcher beispielsweise durch ein Pulsbreitenmodulation(PWM)-Steuerverfahren bei spezifischen Pulswiederholintervallen betrieben wird, gibt die Logikschaltung 14 das EIN/AUS-Antriebssignal an den Transistor 7 aus, in welchem die Dauer von einer Einschaltzeit (on-time) von aufeinanderfolgenden Impulsen (oder Tastverhältnis) des EIN/AUS-Antriebssignals gemäß dem Signal gesteuert wird, welches vom Vergleicher 12 ausgegeben wird, und zwar auf eine solche Weise, dass die DC-Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, der zuvor genannten Referenzspannung folgen wird. 2A zeigt eine Wellenform des EIN/AUS-Antriebssignals, welches mit A markiert ist. Während einer EIN-Periode des Transistors 7 wird die DC Ausgabespannung an die Feldspule 3 angelegt, und der Feldstrom fließt von der Feldspule 3 durch den Transistor 7 und dann durch den Strom-Erfassungswiderstand 9. Wenn der Transistor 7 ausschaltet, wird der Strom, welcher durch den Strom-Erfassungswiderstand 9 floss, unterbrochen, und an diesem Punkt erscheint der analoge Feldstrom-Erfassungswert, welcher durch eine Wellenform B dargestellt wird, welche in 2B durch durchgängige Linien gezeigt ist, am Strom-Erfassungswiderstand 9.
  • Ein Betrieb der A/D Umwandlerschaltung 15 wird nun detailliert erläutert. Wenn beispielsweise ein 2-Ampere Feldstrom durch die Feldspule 3 fließt, ist ein Rückführwert, welcher vom D/A Umwandler 17 ausgegeben wird, kleiner als der analoge Feldstrom-Erfassungswert, welcher vom Strom-Erfassungswiderstand 9 zugeführt wird, und zwar unmittelbar nach dem Beginn des Betriebes. Somit bewirkt die Herauf-/Herab-Steuerschaltung 19 den Zähler 16 gemäß dem Vergleichsergebnis, welches vom Vergleicher 18 ausgegeben wird, Heraufzuzählen, so dass der vom D/A Umwandler 17 ausgegebene Rückführwert sich 2 Ampere annähert. Wenn der Wert des Vergleichsergebnisses, welcher vom Vergleicher 18 ausgegeben wird, umgekehrt zum Rückführwert vom D/A Umwandler 17 ist, welcher gleich oder größer als der Erfassungswert wird, welcher vom Strom-Erfassungswiderstand 9 zugeführt wird, d.h., wenn die Ausgabe des Zählers 16 einen Wert erreicht, welcher gleich oder größer als ein Spannungswert ist, welcher 2 Ampere entspricht, schaltet die Herauf-/Herab-Steuerschaltung 19 den Zähler 16 von einem Heraufzähl-Betrieb zu einem Herabzähl-Betrieb um. Wenn der Betrieb des Zählers 16 derart gesteuert wird, variiert der Wert von der Ausgabe des Zählers 16, welcher herauf und herunter, und zwar jenseits und unterhalb des Wertes des Feldstromes geht, solange der Feldstrom in einem stationären Zustand verbleibt. Wenn der Feldstrom auf diese Weise variiert, folgt die DC Spannung, welche vom Spannungsregler 4 ausgegeben wird, Änderungen im Feldstrom mit einer Verzögerungszeit, welche einer Taktrate entspricht.
  • Daher, wenn Impuls-Wiederholungsintervalle des Taktsignals, welches durch den Taktsignal-Generator 14 erzeugt wird, ausreichend kürzer als die Impuls-Wiederholungsintervalle von Impulsen gemacht werden, welche für den zuvor genannten PWM Steuerbetrieb verwendet werden, oder wenn die Frequenz des Taktsignals ausreichend höher als die Frequenz der Impulse gemacht wird, welche für den PWM Steuerbetrieb verwendet werden, wird der digitale Feldstrom-Erfassungswert, welcher dieselbe Wellenform wie die Wellenform B hat, welche durch die durchgängigen Linien in 2B gezeigt ist, vom Zähler 16, und somit von der A/D Umwandlerschaltung 15, an die externe Steuereinheit 21 ausgegeben.
  • Der zuvor erwähnte herkömmliche sukzessive Annäherungstyp A/D Umwandler bestimmt ob der Wert von jedem sukzessiven Bit, vom höchstwertigsten Bit (MSB) zum geringwertigsten Bit (LSB), gleich 0 oder 1 ist. Daher, wenn das MSB in unbeabsichtigter Weise durch Rauschen kontaminiert ist, und der A/D Umwandler den Wert des MSB falsch beurteilt, wird ein großer Fehler in einer digitalisierten Ausgabe des A/D Umwandlers auftreten.
  • Durch Vergleich, beurteilt die A/D Umwandlerschaltung 15 der vorliegenden Ausführungsform nicht ob der Wert des MSB 0 oder 1 ist, sondern der Zähler 16 gibt stets den Wert 0 oder 1 entsprechend des Pegels des LSB aus. Demgemäss ist, sogar wenn die Ausgabe des Zählers 16 in unbeabsichtigter Weise durch Rauschen kontaminiert ist, ein resultierender Fehler stets vernachlässigbar.
  • Es folgt daraus, dass, sogar wenn die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der Ausführungsform in einem Motorraum eingebaut ist, wo die A/D Umwandlerschaltung 15 rauen Umgebungsbedingungen, voll von elektromagnetischer Interferenz und daraus resultierendem Rauschen, ausgesetzt ist, die Steuereinrichtung einen hoch zuverlässigen digitalen Feldstrom-Erfassungswert an die externe Steuereinheit 21 des Fahrzeugs ausgeben kann.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 3 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wandelt die A/D Umwandlerschaltung 15 den analogen Feldstrom-Erfassungswert, welcher durch den Strom-Erfassungswiderstand 9 erfasst wird, in einen digitalen Wert um, wodurch die Wellenform des analogen Feldstrom-Erfassungswertes treu dupliziert wird. Im Speziellen, gibt die A/D Umwandlerschaltung 15 den digitalen Feldstrom-Erfassungswert aus, welcher dieselbe Wellenform wie die Wellenform B hat, welche durch die durchgängigen Linien in 2B gezeigt ist, bei welcher der digitale Feldstrom-Erfassungswert während einer AUS-Periode des Transistors 7 gleich 0 wird. Während der AUS-Periode des Transistors 7 wird jedoch eine Schaltung zum Rückführend des Feldstroms durch die Diode 8 in die Feldschaltung gebildet, und daher hat der Strom, welcher tatsächlich durch die Feldspule 3 fließt, eine Wellenform C, welche durch unterbrochene Linien in 2B gezeigt ist.
  • Wenn der in 1 gezeigte Schaltungsaufbau derart modifiziert wird, dass der Strom-Erfassungswiderstand 9 direkt in Serie mit der Feldspule 3 verbunden ist, wäre es möglich, einen exakten Wert des Feldstromes, welcher durch die Feldspule 3 fließt, zu erfassen und auszugeben. Bei diesem modifizierten Aufbau wird jedoch ein Potenzial an einer Ausgabeschaltung des Strom-Erfassungswiderstandes 9 oder an einer Eingangsstufe der A/D Umwandlerschaltung 15 hoch (high). Dies macht es notwendig, Maßnahmen vorzusehen, um Isoliereigenschaften der Ausgabeschaltung des Strom-Erfassungswiderstandes 9 zu verbessern, welches zu einer Zunahme der Größe und Kosten der Automobilgenerator-Steuereinrichtung führt.
  • Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist darauf gerichtet, eine Automobilgenerator-Steuereinrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, eine digitale Ausgabe zu liefern, deren Wellenform sehr nahe jene des Feldstroms dupliziert, welcher durch die Feldspule 3 fließt, und zwar mit einem einfachen Schaltungsaufbau, indem das zuvor genannte Prinzip des Betriebes der in 1 gezeigten A/D Umwandlerschaltung 15 wirksam verwendet wird.
  • In 3 sind Elemente, welche identisch oder äquivalent zu jenen sind, welche in 1 gezeigt sind, durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Der einzige Unterschied der Automobilgenerator-Steuereinrichtung von der zweiten Ausführungsform (3) zu der von der ersten Ausführungsform (1), liegt in einer A/D Umwandlerschaltung 15A. Genauer gesagt, wird in der A/D Umwandlerschaltung 15A eine UND-Schaltung 22, welche als ein zählender Betriebs-Stopper dient, an einer Eingangsseite des Zählers 16 eingesetzt. Das Taktsignal, welches durch den Zähler 16 zum Zählbetrieb dessen verwendet wird, wird vom Taktsignal-Generator 13 in einen Eingangsanschluss der UND-Schaltung 22 zugeführt, während das EIN/AUS-Antriebssignal zum Steuern eines EIN/Aus-Betriebes des Transistors 7 von der Logikschaltung 14 aus in den weiteren Eingangsanschluss der UND-Schaltung 22 zugeführt wird.
  • In der A/D Umwandlerschaltung 15A dieser Ausführungsform zählt der Zähler 16 das Taktsignal nur während der EIN-Periode des Transistors 7, so dass die A/D Umwandlerschaltung 15A einen digitalen Wert ausgibt, welcher treu die Wellenform des analogen Feldstrom-Erfassungswertes dupliziert, welcher vom Strom-Erfassungswiderstand 9 zugeführt wird. Während der AUS-Periode des Transistors 7 zählt der Zähler 16 nicht das Taktsignal, sondern hält denselben Ausgabewert wie beim Ende der vorhergehenden EIN-Periode des Transistors 7.
  • Während die Wellenform des digitalen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 15A ausgebeben wird, nicht exakt mit der in 2B gezeigten Wellenform C übereinstimmt, wird von der ausgegebenen Wellenform der A/D Umwandlerschaltung 15A angenommen, dass sie näher an der Wellenform C ist, und zwar verglichen mit der Wellenform B, welche in der ersten Ausführungsform erlangt wird.
  • Anhand der vorhergehenden Diskussion ist verständlich, dass die A/D Umwandlerschaltung 15A der zweiten Ausführungsform den digitalen Feldstrom-Erfassungswert liefern kann, welcher nahe die Wellenform des Feldstroms dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule 3 fließt, und zwar unter Verwendung des Strom-Erfassungswiderstandes 9, dessen einen Ende geerdet ist, wie in 3 angezeigt. Dieses Merkmal der zweiten Ausführungsform ermöglicht es, die A/D Umwandlerschaltung 15A mit einem geringen Isolierpegel aufzubauen, und somit bei kompakter Größe und bei geringen Kosten.
  • DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 4 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • Wie die oben beschriebene zweite Ausführungsform, dient die dritte Ausführungsform der Erfindung zur Bereitstellung einer Automobilgenerator-Steuereinrichtung, welche in der Lage ist, eine digitale Ausgabe zu liefern, deren Wellenform nahe jene des Feldstroms dupliziert, welcher durch die Feldspule 3 fließt, und zwar mit einem einfachen Schaltungsaufbau, indem das zuvor genannte Prinzip des Betriebes der in 1 gezeigten A/D Umwandlerschaltung 15 wirksam verwendet wird.
  • In 4 sind Elemente, welche identisch oder äquivalent zu jenen sind, welche in 1 gezeigt sind, durch dieselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Der einzige Unterschied der Automobilgenerator-Steuereinrichtung der dritten Ausführungsform (4) zu jener der ersten Ausführungsform (1), liegt in einer A/D Umwandlerschaltung 15B. Genauer gesagt, wird in der A/D Umwandlerschaltung 15B ein Selektor 23, welcher als ein Taktfrequenz-Umschalter dient, an der Eingabeseite des Zählers 16 eingesetzt. Der Selektor 23 gibt ein erstes Taktsignal einer ersten Taktfrequenz (welche dieselbe ist wie die Frequenz des Taktsignals von der ersten Ausführungsform) an den Zähler 16 während der EIN-Periode des Transistors 7, und ein zweites Taktsignal einer zweiten Taktfrequenz an den Zähler 16 während der AUS-Periode des Transistors 7, gemäß dem EIN/AUS-Antriebssignal, welches von der Logikschaltung 16 zugeführt wird, aus. Das zweite Taktsignal wird durch Teilen der ersten Taktfrequenz des ersten Taktsignals im Taktsignal-Generator 13 erzeugt.
  • Die zweite Taktfrequenz wird basierend auf einer Leitzeit-Konstante (conducting time constant) der Feldspule 3 auf eine solche Weise eingestellt, dass die Wellenform des digitalen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 15B ausgegeben wird, die Wellenform des Feldstroms, welcher durch die Feldspule 3 fließt, dupliziert.
  • 5A bis 5F sind Diagramme, welche Wellenformen von Signalen zeigen, welche bei verschiedenen Punkten in der A/D Umwandlerschaltung 15B der dritten Ausführungsform beobachtet werden. Bezugnehmend auf 5A ist eine abgeknickte, durchgängige Linie, welche durch C markiert ist, die Wellenform des Feldstroms, welcher durch die Feldspule 3 fließt, und unterbrochene Linien, welche durch D markiert sind, zeigen die Wellenform des digitalen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 15B ausgegeben wird. In 5B ist die Wellenform des EIN/AUS-Antriebssignals gezeigt, welches dem Transistor 7 zugeführt wird, in 5C ist die Wellenform einer Logikausgabe des Vergleichers 18 gezeigt, in 5D ist das erste Taktsignal gezeigt, in 5E ist das zweite Taktsignal gezeigt, und in 5F ist die Wellenform eines Taktsignals gezeigt, welches vom Selektor 23 aus an den Zähler 16 ausgegeben wird. Der Selektor 23 erzeugt dieses Taktsignal durch Umschalten zwischen dem ersten Taktsignal (5D) und dem zweiten Taktsignal (5E), gemäß dem EIN/AUS-Antriebssignal, welches dem Transistor 7 zugeführt wird.
  • 6A und 6B sind Diagramme, welche Wellenformen zeigen, welche über eine längere Zeitperiode als in 5A bis 5F gezeigt, beobachtet werden. Genauer gesagt, ist in 6A die Wellenform vom Feldstrom gezeigt, welcher durch die Feldspule 3 fließt, und in 6B ist die Wellenform des digitalen Feldstrom-Erfassungswertes gezeigt, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 15B ausgegeben wird, wenn die Taktfrequenz während der AUS-Periode des Transistors 7 verringert wird.
  • Es ist anhand der vorhergehenden Diskussion zu verstehen, dass die A/D Umwandlerschaltung 15B der dritten Ausführungsform den digitalen Feldstrom-Erfassungswert zuführen kann, welcher die Wellenform des Feldstromes näher dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule 3 fließt, indem der Strom-Erfassungswiderstand 9 verwendet wird, dessen einen Ende geerdet ist, wie in 4 angezeigt. Dieses Merkmal der dritten Ausführungsform ermöglicht es, die A/D Umwandlerschaltung 15B mit einem niedrigen Isolierpegel, und somit bei kompakter Größe und bei geringen Kosten aufzubauen.
  • VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 7 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
  • Eine bekannte Technik, welche bei einer Steuereinrichtung für einen Automobil AC Generator verwendet wird, um ein Last-Drehmoment zu unterdrücken, welches auf einen Fahrzeugmotor ausgeübt wird, liegt in der Beschränkung des Feldstroms, so dass der Wert des Feldstroms einen spezifischen Pegel nicht übersteigt. Die Autogenerator-Steuereinrichtung der vierten Ausführungsform bietet diese Art an Feldstrom-Beschränkungsfunktion dar.
  • Nun wird ein Spannungsregler 30, welcher mit der zuvor genannten Feldstrom-Begrenzungsfunktion bereitgestellt ist, mit Bezug auf 7 beschrieben. Der Spannungsregler 30 enthält eine Spannungssteuerschaltung 31, eine A/D Umwandlerschaltung 32 und eine Strom-Begrenzungsschaltung 34. Genauso wie die Spannungssteuerschaltung 10 der vorhergehenden Ausführungsformen gibt die Spannungssteuerschaltung 31 ein Ergebnis eines Vergleichs (Logik-Betrieb) aus, welches durch einen Vergleicher 12 durch Vergleichen eines geteilten Wertes einer DC Ausgabespannung des Spannungsreglers 30, welche von einem Widerstandstyp-Spannungsteiler 11 zugeführt wird, und einer Referenzspannung erlangt wird. Genauso wie die A/D Umwandlerschaltung 15 (15A, 15B) der vorhergehenden Ausführungsformen, gibt die A/D Umwandlerschaltung 32 einen digitalen Feldstrom-Erfassungswert aus, welcher durch Umwandeln eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher von einem Strom-Erfassungswiderstand 9 zugeführt wird, in einen digitalen Wert erlangt wird.
  • Die Strom-Begrenzungsschaltung 34, welche als ein Strom-Begrenzer dient, enthält einen Strom-Grenzwert-Speicher 33, eine Vergleicherschaltung 35 und eine UND-Schaltung 36. Der Strom-Grenzwert-Speicher 33 speichert einen Strom-Grenzwert in digitaler Form. Die Vergleicherschaltung 35 vergleicht den digitalen Feldstrom-Erfassungswert, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 32 zugeführt wird, und den digitalen Strom-Grenzwert, welcher vom Strom-Grenzwert-Speicher 33 zugeführt wird. Wenn der digitale Feldstrom-Erfassungswert gleich oder kleiner als der digitale Strom-Grenzwert ist, gibt die Vergleicherschaltung 35 ein High (H) Pegelsignal aus, und wenn der digitale Feldstrom-Erfassungswert größer als der digitale Strom-Grenzwert ist, gibt die Vergleicherschaltung 35 ein Low (L) Pegelsignal aus. Somit, wenn der Feldstrom-Erfassungswert gleich oder kleiner als der Strom-Grenzwert ist, gibt die UND-Schaltung 36 ein EIN/AUS-Antriebssignal entsprechend eines Tastverhältnisses aus, welches von der Spannungssteuerschaltung 31 zugeführt wird, und wenn der Feldstrom-Erfassungswert größer als der Strom-Grenzwert ist, gibt die UND-Schaltung 36 ein Signal aus, welches den Transistor 7 erzwungen ausschaltet.
  • 8A und 8B sind Diagramme, welche einen Betrieb zeigen, welcher durch die zuvor genannte Feldstrom-Begrenzungsfunktion ausgeführt wird. Bezugnehmend auf 8A zeigt eine dicke durchgängige Linie, welche mit CL markiert ist, den Pegel des Strom-Grenzwertes an, zeigt eine unterbrochene Linie, welche mit C1 markiert ist, die Wellenform des Feldstroms an, welcher erlangt wird, wenn die Feldstrom-Begrenzungsfunktion nicht implementiert ist, und zeigt eine dünne, durchgängige Linie, welche mit C2 markiert ist, die Wellenform des Feldstroms an, welcher erlangt wird, wenn die Feldstrom-Begrenzungsfunktion implementiert ist.
  • Die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der oben beschriebenen vierten Ausführungsform verhindert das Auftreten eines Überstroms, welcher den Strom-Grenzwert übersteigt, welcher durch die Feldspule 3 fließt, auf eine zuverlässige Weise, und zwar insbesondere aufgrund der Bereitstellung der Strom-Begrenzungsschaltung 34. Ebenfalls, da ein gewünschter Strom-Grenzwert als ein einfach zu speichernder digitaler Wert einzustellen ist, und der digitale Feldstrom-Erfassungswert direkt mit dem Strom-Grenzwert verglichen wird, welcher im Strom-Grenzwert-Speicher 33 gespeichert ist, kann die Automobilgenerator-Steuereinrichtung, insbesondere die Strom-Begrenzungsschaltung 34, durch einen einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten, welcher dennoch eine verbesserte Zuverlässigkeit bereitstellt, erstellt werden.
  • FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • 9 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinrichtung zum Steuern eines in einem Fahrzeug eingebauten Automobilgenerators gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
  • Während die Automobilgenerator-Steuereinrichtung dieser Ausführungsform ebenfalls eine Feldstrom-Begrenzungsfunktion wie jene der vierten Ausführungsform hat, bietet die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der fünften Ausführungsform eine zusätzliche Funktion an, welche es ermöglicht, einen bereits gespeicherten Strom-Grenzwert aus der externen Steuereinheit 21 zu überschreiben. Diese Funktion erfüllt die Notwendigkeit, den Strom-Grenzwert aus der externen Steuereinheit 21 oder der ECU des Fahrzeugs gemäss von Motor-Betriebsbedingungen einzustellen.
  • Bezugnehmend auf 9 enthält ein Spannungsregler 30 der fünften Ausführungsform eine Spannungssteuerschaltung 31, eine A/D Umwandlerschaltung 32 und eine Strom-Begrenzungsschaltung 34A. Die Spannungssteuerschaltung 31 und die A/D Umwandlerschaltung 32 sind dieselben wie jene der vierten Ausführungsform, mit Ausnahme, dass die A/D Umwandlerschaltung 32 einen Zähler verwendet, welcher mit einem Taktsignal arbeitet, welches wie in der zuvor genannten ersten Ausführungsform aus einem Taktsignal-Generator 13 zugeführt wird, und ein digitaler Ausgabewert der A/D Umwandlerschaltung 32 an die externe Steuereinheit 21 über eine Kommunikationsschnittstelle 20 übertragen wird, wie in der ersten Ausführungsform erläutert.
  • Die Strom-Begrenzungsschaltung 34A, welche als ein Strom-Begrenzer dient, enthält einen Strom-Grenzwert-Speicher 33, eine Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 und eine ODER-Schaltung 38. Der Strom-Grenzwert-Speicher 33 speichert den zuvor genannten Strom-Grenzwert in einer digitalen Form. In dieser Ausführungsform kann der ehemals im Strom-Grenzwert-Speicher 33 gespeicherte Strom-Grenzwert aus der externen Steuereinheit 21 über die Kommunikationsschnittstelle 20 überschrieben werden, wie oben erwähnt. Die Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 vergleicht den digitalen Feldstrom-Erfassungswert, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 32 zugeführt wird, und den digitalen Strom-Grenzwert welcher vom Strom-Grenzwert-Speicher 33 zugeführt wird. Wenn der digitale Feldstrom-Erfassungswert gleich dem digitalen Strom-Grenzwert ist, gibt die Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 ein H-Pegel Signal an die ODER-Schaltung 38 aus.
  • Unter normalen Betriebsbedingungen, bei welchen der Feldstrom-Erfassungswert kleiner als der Strom-Grenzwert ist, sind die zwei Werte zueinander nicht gleich, so dass eine Logikschaltung 14 ein EIN/AUS-Antriebssignal entsprechend eines Tastverhältnisses an einen Transistor 7 basierend auf einem Signal, welches von der Spannungssteuerschaltung 31 zugeführt wird, ausgibt. Wenn der Feldstrom-Erfassungswert ansteigt, und den Strom-Grenzwert übersteigt, gleichen sich die zwei Werte bei einem spezifischen Zeitpunkt zueinander. Bei diesem Zeitpunkt wird die Logikschaltung 14 durch das H-Pegel Signal zurückgesetzt, welches aus der Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 ausgegeben wird, und die Logikschaltung 14 gibt ein Signal aus, welches den Transistor 7 ausschaltet.
  • Während die Strom-Begrenzungsschaltung 34A die Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 enthält, um einen Überstrom zu erfassen, indem beurteilt wird ob der digitale Feldstrom-Erfassungswert, welcher von der A/D Umwandlerschaltung 32 zugeführt wird, und der digitale Strom-Grenzwert, welcher vom Strom-Grenzwert-Speicher 33 zugeführt wird, miteinander übereinstimmen, kann der zuvor genannte Schaltungsaufbau des Spannungsreglers 30 derart modifiziert werden, dass die Strom-Begrenzungsschaltung 34A einen Addierer anstelle der Gleichwertigkeits-Beurteilungsschaltung 37 enthält. Die derart modifizierte Automobilgenerator-Steuereinrichtung erzeugt komplett dieselben Vorteile wie jene der fünften Ausführungsform. Genauer gesagt, wird der Transistor 7 erzwungen ausgeschaltet, indem ein invertierter Wert (umgekehrte Polarität) von der Summe aus den zwei Werten verwendet wird, welche durch den Addierer gegeben werden.
  • Die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der oben beschriebenen fünften Ausführungsform verhindert das Auftreten von einem Überstrom, welcher den Strom-Grenzwert übersteigt, welcher durch die Feldspule 3 fließt, und zwar auf eine zuverlässige Weise, insbesondere aufgrund der Bereitstellung der Strom-Begrenzungsschaltung 34A. Wie bei der zuvor genannten vierten Ausführungsform kann ein gewünschter Strom-Grenzwert als ein einfach zu speichernder digitaler Wert eingestellt werden, und somit kann die Automobilgenerator-Steuereinrichtung, insbesondere die Strom-Begrenzungsschaltung 34A, durch einen einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten erstellt werden, wobei dennoch eine verbesserte Zuverlässigkeit bereitgestellt wird. Zusätzlich ermöglicht es die Automobilgenerator-Steuereinrichtung der fünften Ausführungsform, den bereits gespeicherten Strom-Grenzwert aus der externen Steuereinheit 21 zu überschreiben. Dieses Merkmal bietet eine verbesserte Steuermöglichkeit des Fahrzeugs an.
  • Zusammengefasst, enthält eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators in einer ersten grundlegenden Form der Erfindung einen Feldstrom-Erfasser zum Erfassen eines Feldstroms, welcher durch eine Feldschaltung des Automobilgenerators fließt, und eine A/D Umwandlervorrichtung zum Umwandeln eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert, und Ausgeben des digitalen Wertes an eine externe Steuereinheit. Die A/D Umwandlervorrichtung dieser Automobilgenerator-Steuereinrichtung enthält einen Zähler, einen D/A Umwandler zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers in einen analogen Wert, einen Vergleicher zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, und eine Herauf/Herab-Steuerschaltung zum Umschalten des Zählers zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäß einer Ausgabe des Vergleichers, so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt. Die Ausgabe des Zählers wird an die zuvor genannte externe Steuereinheit ausgegeben.
  • Bei der zuvor genannten Automobilgenerator-Steuereinrichtung der ersten grundlegenden Form der Erfindung enthält die Feldschaltung vorzugsweise eine Feldspule, welcher eine DC Ausgabespannung des Automobilgenerators zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung, welche in Serie mit der Feldspule verbunden ist, wobei ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes der Umschaltvorrichtung den Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule fließt, so dass die DC Ausgabespannung einer spezifischen Referenzspannung folgt, und eine Diode, welche parallel mit der Feldspule verbunden ist, um den Feldstrom, welcher durch die Feldspule fließt, rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem AUS-Zustand ist, wobei der zuvor genannte Feldstrom-Erfasser eine Spannung, welche durch eine Erfassungsvorrichtung erzeugt wird, welche in Serie mit der Umschaltvorrichtung verbunden ist, als den analogen Feldstrom-Erfassungswert ausgibt.
  • Die derart aufgebaute Automobilgenerator-Steuereinrichtung ermöglicht es, einen digitalen Feldstrom-Erfassungswert zu erlangen, welcher die Wellenform des Feldstromes näher dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule fließt, und zwar durch einen einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten, als es erreicht werden kann, indem ein EIN/AUS-Antriebssignal verwendet wird, welches der Umschaltvorrichtung zugeführt wird.
  • Eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators in einer zweiten grundlegenden Form der Erfindung enthält eine Feldspule, an welche eine DC Ausgabespannung des Automobilgenerators zugeführt wird, eine Umschaltvorrichtung, welche in Serie mit der Feldspule verbunden ist, wobei ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes von der Umschaltvorrichtung einen Feldstrom, welcher durch die Feldspule fließt, steuert, eine Diode, welche parallel mit der Feldspule verbunden ist, um den Feldstrom, welcher durch die Feldspule fließt, rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung in einem AUS-Zustand ist, einen Feldstrom-Erfasser zum Ausgeben einer Spannung, welche durch eine Erfassungsvorrichtung erzeugt wird, welche in Serie mit der Umschaltvorrichtung verbunden ist, als einen analogen Feldstrom-Erfassungswert, eine A/D Umwandlervorrichtung zum Umwandeln des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert, einen Strom-Grenzwert-Speicher zum Speichern eines spezifischen Strom-Grenzwertes in einer digitalen Form, eine Spannungssteuerschaltung zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung, so dass die DC Ausgabespannung des Automobilgenerators einer spezifischen Referenzspannung folgt, und einen Strom-Begrenzer, welchem eine Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung und der Strom-Grenzwert eingegeben werden, wobei der Strom-Begrenzer die Umschaltvorrichtung ausschaltet, wenn der Ausgabewert der A/D Umwandlervorrichtung den Strom-Grenzwert unabhängig vom EIN/AUS-Antriebssignal übersteigt. Die A/D Umwandlervorrichtung enthält einen Zähler, einen D/A Umwandler zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers in einen analogen Wert, einen Vergleicher zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung zum Umschalten des Zählers zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäss einer Ausgabe des Vergleichers, so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt. Die Ausgabe des Zählers wird an den zuvor genannten Strom-Begrenzer ausgegeben.
  • Bei der zuvor genannten Automobilgenerator-Steuereinrichtung der zweiten grundlegenden Form der Erfindung wird die Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung über eine Kommunikationsverbindung an eine externe Steuereinheit übertragen, und der Strom-Grenzwert, welcher im Strom-Grenzwert-Speicher gespeichert ist, kann von der externen Steuereinheit über die Kommunikationsverbindung überschrieben werden.
  • Dieses Merkmal der Erfindung bietet eine verbesserte Steuermöglichkeit des Fahrzeugs an.
  • Bei einem Merkmal der Erfindung enthält die Steuereinrichtung ferner einen Zählbetrieb-Stopper zum Unterbrechen des Zählbetriebes des Zählers, wenn die Umschaltvorrichtung auf den AUS-Zustand eingestellt wird.
  • Dieses Merkmal der Erfindung ermöglicht es, einen digitalen Feldstrom-Erfassungswert zu erlangen, welcher die Wellenform des Feldstroms näher dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule fließt, und zwar mit einem einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten.
  • Bei einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Steuereinrichtung ferner einen Taktfrequenz-Umschalter zum Umschalten einer Betriebstaktfrequenz des Zählers, so dass der Zähler den Zählbetrieb bei einer ersten Taktfrequenz, wenn die Umschaltvorrichtung in einem EIN-Zustand ist, und bei einer zweiten Taktfrequenz, welche geringer als die erste Taktfrequenz ist, wenn die Umschaltvorrichtung im AUS-Zustand ist, durchführt.
  • Diese Merkmal der Erfindung ermöglicht es, einen digitalen Feldstrom-Erfassungswert zu erlangen, welcher die Wellenform des Feldstroms noch näher dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule fließt, und zwar mit einem einfachen Schaltungsaufbau bei geringen Kosten.
  • Bei einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die erste und zweite Taktfrequenz basierend auf einer Leitzeit-Konstante der Feldspule eingestellt, so dass die Wellenform einer Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung der Wellenform des Feldstroms ähnelt, welcher durch die Feldspule fließt.
  • Dieses Merkmal der Erfindung ermöglicht es, einen digitalen Feldstrom-Erfassungswert zu erlangen, welcher die Wellenform des Feldstroms nahe dupliziert, welcher tatsächlich durch die Feldspule fließt, und zwar auf eine zuverlässige Weise.
  • Während die Erfindung mit Bezug auf die spezifischen Ausführungsformen davon beschrieben wurde, bei welchen die Erfindung auf die Feldschaltung des Automobilgenerators angewendet wird, ist die Erfindung auf weitere Typen an Generatoren anwendbar, wie beispielsweise jene, bei welchen eine DC Ausgabespannung des Generators der Feldspule zugeführt wird. Zusätzlich braucht die Umschaltvorrichtung nicht notwendigerweise ein Transistor zu sein, welcher in den vorhergehenden Ausführungsformen gezeigt ist. Sogar wenn ein weiterer Typ an Umschaltvorrichtung als der Transistor im Generator verwendet wird, ist die Erfindung auf dieselbe Weise wie zuvor diskutiert anwendbar, wobei sie immer noch dieselben Vorteile wie in den vorhergehenden Ausführungsformen anbietet.

Claims (7)

  1. Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators, wobei die Steuereinrichtung enthält: einen Feldstrom-Erfasser zum Erfassen eines Feldstroms, welcher durch eine Feldschaltung des Automobilgenerators fließt; und eine A/D Umwandlervorrichtung (15) zum Umwandeln eines analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert, und Ausgeben des digitalen Wertes an eine externe Steuereinheit (21); wobei die A/D Umwandlervorrichtung (15) enthält: einen Zähler (16); einen D/A Umwandler (17) zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers (16) in einen analogen Wert; einen Vergleicher (18) zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers (17) und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes; und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung (19) zum Umschalten des Zählers (16) zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäß einer Ausgabe des Vergleichers (18), so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers (17) dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt; und wobei die Ausgabe des Zählers (16) an die externe Steuereinheit (21) ausgegeben wird.
  2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Feldschaltung enthält: eine Feldspule (3), welcher eine DC Ausgabespannung des Automobilgenerators zugeführt wird; eine Umschaltvorrichtung (7), welche in Serie mit der Feldspule (3) verbunden ist, wobei ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes der Umschaltvorrichtung (7) den Feldstrom steuert, welcher durch die Feldspule (3) fließt, so dass die DC Ausgabespannung einer spezifischen Referenzspannung folgt; und eine Diode (8), welche parallel mit der Feldspule (3) verbunden ist, um den Feldstrom, welcher durch die Feldspule (3) fließt, rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung (7) in einem AUS-Zustand ist; und wobei der Feldstrom-Erfasser eine Spannung, welche durch eine Erfassungsvorrichtung (9) erzeugt wird, welche in Serie mit der Umschaltvorrichtung (7) verbunden ist, als den analogen Feldstrom-Erfassungswert ausgibt.
  3. Steuereinrichtung zum Steuern eines Automobilgenerators, wobei die Steuereinrichtung enthält: eine Feldspule (3), welcher eine DC Ausgabespannung des Automobilgenerators zugeführt wird; eine Umschaltvorrichtung (7), welche in Serie mit der Feldspule (3) verbunden ist, wobei ein Umschalten eines EIN/AUS-Betriebes von der Umschaltvorrichtung (7) einen Feldstrom, welcher durch die Feldspule (3) fließt, steuert; eine Diode (8), welche parallel mit der Feldspule (3) verbunden ist, um den Feldstrom, welcher durch die Feldspule (3) fließt, rückzuführen, wenn die Umschaltvorrichtung (7) in einem AUS-Zustand ist; einen Feldstrom-Erfasser zum Ausgeben einer Spannung, welche durch eine Erfassungsvorrichtung (9) erzeugt wird, welche in Serie mit der Umschaltvorrichtung (7) verbunden ist, als einen analogen Feldstrom-Erfassungswert; eine A/D Umwandlervorrichtung (32) zum Umwandeln des analogen Feldstrom-Erfassungswertes, welcher durch den Feldstrom-Erfasser erfasst wird, in einen digitalen Wert; einen Strom-Grenzwert-Speicher (33) zum Speichern eines spezifischen Strom-Grenzwertes in einer digitalen Form; eine Spannungssteuerschaltung (31) zum Ausgeben eines EIN/AUS-Antriebssignals an die Umschaltvorrichtung (7), so dass die DC Ausgabespannung des Automobilgenerators einer spezifischen Referenzspannung folgt; und einen Strom-Begrenzer (34), welchem eine Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung (32) und der Strom-Grenzwert eingegeben werden, wobei der Strom-Begrenzer (34) die Umschaltvorrichtung (7) ausschaltet, wenn der Ausgabewert der A/D Umwandlervorrichtung (32) den Strom-Grenzwert unabhängig vom EIN/AUS-Antriebssignal übersteigt; wobei die A/D Umwandlervorrichtung (32) enthält: einen Zähler (16); einen D/A Umwandler (17) zum Umwandeln einer digitalen Ausgabe des Zählers (16) in einen analogen Wert; einen Vergleicher (18) zum Vergleichen einer Ausgabe des D/A Umwandlers (17) und des analogen Feldstrom-Erfassungswertes; und eine Herauf-/Herab-Steuerschaltung (19) zum Umschalten des Zählers (16) zwischen Heraufzähl- und Herabzähl-Betrieben gemäss einer Ausgabe des Vergleichers (18), so dass die Ausgabe des D/A Umwandlers (17) dem analogen Feldstrom-Erfassungswert folgt; und wobei die Ausgabe des Zählers (16) an den Strom-Begrenzer (34) ausgegeben wird.
  4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung (32) über eine Kommunikationsverbindung an eine externe Steuereinheit (21) übertragen wird, und der Strom-Grenzwert, welcher im Strom-Grenzwert-Speicher (33) gespeichert ist, über die Kommunikationsverbindung von der externen Steuereinheit (21) überschrieben werden kann.
  5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, welche ferner einen Zählbetrieb-Stopper (22) zum Unterbrechen des Zählbetriebes des Zählers (16) enthält, wenn die Umschaltvorrichtung (7) auf den AUS-Zustand eingestellt ist.
  6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, welche ferner einen Taktfrequenz-Umschalter zum Umschalten einer Betriebstaktfrequenz des Zählers (16) enthält, so dass der Zähler (16) den Zählbetrieb bei einer ersten Taktfrequenz, wenn die Umschaltvorrichtung (7) in einem EIN-Zustand ist, und bei einer zweiten Taktfrequenz durchführt, welche geringer als die erste Taktfrequenz ist, wenn die Umschaltvorrichtung (7) im AUS-Zustand ist.
  7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die erste und zweite Taktfrequenz basierend auf einer Leitzeit-Konstante der Feldspule (3) eingestellt sind, so dass die Wellenform einer Ausgabe der A/D Umwandlervorrichtung (15, 32) der Wellenform des Feldstroms ähnelt, welcher durch die Feldspule (3) fließt.
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